Idea工具中創建 SpringBoot工程及入門詳解

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SpringBoot 項目創建

創建Module

基於IDEA創建項目Module,模塊名為04-springboot-start,組id和包名為com.cy,如圖所示:

填寫module信息,如圖所示:

選擇項目module版本,暫時不需要自己手動添加任何依賴,如圖所示:

填寫Module名稱,完成module創建,如圖所示

項目結構分析

項目Module創建好以後，其代碼結構分析，如圖所示：

SpringBoot 項目啟動分析

啟動入口

SpringBoot 工程中由SpringBootApplication註解描述的類為啟動入口類，例如：

package com.cy;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class Application {//Application.class
 public static void main(String[] args) {//Main Thread
 SpringApplication.run(Application.class, args);
 }
}

啟動過程概要分析

SpringBoot工程啟動時其簡易初始化過程，如圖所示：

在啟動過程中底層做瞭哪些事情，大致描述如下：

1)基於配置加載類(通過ClassLoader將指定位置的類讀到內存->底層通過線程調用IO從磁盤讀取到內存)。

2)對類進行分析(創建字節碼對象-Class類型,通過反射獲取器配置信息)。

3)對於指定配置(例如由spring特定註解描述)的對象存儲其配置信息(借助BeanDefinition對象存儲)。

4)基於BeanDefinition對象中class的配置構建類的實例(Bean對象),並進行bean對象的管理(可能會存儲到bean池)。

SpringBoot 快速入門分析

 業務描述

在項目Module中定義一個類，類名為DefaultCache，然後將此類對象交給Spring創建並管理。最後通過單元測試對類的實例進行分析。

API設計分析

基於業務描述，進行API及關系設計，如圖所示：

 

代碼編寫及運行

基於業務及API設計，進行代碼編寫，其過程如下：

第一步：定義DefaultCache類

package com.cy.pj.common.cache;
import org.springframework.stereotype.Component;
/**
 * @Component 註解描述的類，表示此類交給Spring框架管理。
 */
@Component
public class DefaultCache {
}

第二步：定義DefaultCacheTests單元測試類

package com.cy.pj.common.cache;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
@SpringBootTest
public class DefaultCacheTests {
 /**
 * @Autowired 註解描述的屬性由spring框架按照一定規則為其註入值（賦值）
 * 賦值過程是怎樣的？
 * 1)依賴查找？(請問查找規則是什麼？)
 * 2)依賴註入？(需要借助什麼技術?)
 */ @Autowired
 private DefaultCache defaultCache;
 @Test
 void testDefaultCache(){
 System.out.println(defaultCache.toString());
 //FAQ? defaultCache變量引用的對象是由誰創建的，存儲 到瞭哪裡？bean pool
 }
}

第三步：運行單元測試類進行應用分析

啟動運行單元測試方法，檢測其輸出結果，基於結果分析：

1)SpringBoot項目中Bean對象的構建。

2)SpringBoot項目中Bean對象的獲取。

運行過程中的BUG分析

Bean類型找不到，如圖所示：

空指針異常(NullPointerExcetpion-NPE),如圖所示：

啟動類找不到,如圖所示:

啟動類有多個,如圖所示:

NoSuchBeanDefinition異常,如圖所示:

單元測試類中的方法添加瞭參數,如圖所示:

SpringBoot 項目中的對象特性分析

準備工作

第一步：創建項目Module，例如名字為05-springboot-features,如圖所示：

 

第二步：添加業務類ObjectPool,代碼如下：

package com.cy.pj.common.pool;
@Component
public class ObjectPool{//假設此對象為一個對象池
 public ObjectPool(){//假設運行項目啟動類，此構造方法執行瞭，說明此類對象構建瞭。
 Systemd.out.println("ObjectPool()")
 }
}

思考：一般池對象有什麼特點？

1)在JVM內存會開辟一塊相對比較大的空間。

2)在這塊空間中存儲一些對象(思考基於什麼存儲結構進行存儲-數組，鏈表，散列表)。

3)基於“享元模式”設計思想，實現內存中對象的可重用性。

第三步:定義單元測試,代碼如下:

package com.cy.pj.pool;
import com.cy.pj.common.pool.ObjectPool;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;

@SpringBootTest
public class ObjectPoolTests {

 @Autowired
 private ObjectPool objectPool01;
 @Autowired
 private ObjectPool objectPool02;
 @Test
 void testObjectPool01(){
 System.out.println(objectPool01==objectPool02);
 }
}

延遲加載

現在思考一個問題,對於ObjectPool這個類，假如項目啟動以後，暫時不會用到這個池對象，是否有必要對其進行創建(默認是會創建的)？我們知道沒必要，因為占用內存。那如何在啟動時不創建此類對象呢？借助Spring框架提供的延遲加載特性進行實現。例如，我們可以在需要延遲加載的類上使用@Lazy註解進行描述，代碼如下：

package com.cy.pj.common.pool;
@Lazy
@Component
public class ObjectPool{//假設此對象為一個對象池
 public ObjectPool(){//假設運行項目啟動類，此構造方法執行瞭，說明此類對象構建瞭。
 Systemd.out.println("ObjectPool()")
 }
}

此時，我們再去運行運行啟動類，檢測ObjectPool對象是否創建瞭，假如沒有創建，說明延遲加載生效瞭。此時，我們總結一下，什麼對象適合使用延遲加載特性呢？大對象，稀少用(項目啟動以後，暫時用不到)的對象。

註意：延遲加載並不是延遲對類進行加載，而是在啟動時，暫時不創建類的實例。假如想看一下內存中的類是否被加載瞭，可以通過JVM參數進行檢測，參數為-XX:+TraceClassLoading。

對象作用域分析

在實際的項目中內存中的對象有一些可能要反復應用很多次，有一些可能用完以後再也不用瞭或者說應用次數很少瞭。對於經常要重復使用的對象我可考慮存儲到池中(例如交給spring框架進行管理)，應用次數很少的對象那就沒必要放到池中瞭，用完以後讓它自己銷毀就可以瞭。在Spring項目工程中為瞭對這樣的對象進行設計和管理，提供瞭作用域特性的支持，具體應用：

package com.cy.pj.common.pool;
@Scope("singleton")
@Lazy
@Component
public class ObjectPool{//假設此對象為一個對象池
 public ObjectPool(){//假設運行項目啟動類，此構造方法執行瞭，說明此類對象構建瞭。
 Systemd.out.println("ObjectPool()")
 }
}

其中，在上面的代碼中，我們使用瞭@Scope註解對類進行描述，用於指定類的實例作用域。不寫@Scope默認就是單例(singleton)作用域，這個作用域會配合延遲加載(@Lazy)特性使用，表示此類的實例在需要時可以創建一份並且將其存儲到spring的容器中(Bean池),需要的時候從池中取，以實現對象的可重用。假如一些對象應用次數非常少，可以考慮不放入池中，進而使用@Scope(“prototype”)作用域對類進行描述,讓此類的對象何時需要何時創建，用完以後，當此對象不可達瞭，則可以直接被GC系統銷毀。

對象生命周期方法

程序中的每個對象都有生命周期，對象創建，初始化，應用，銷毀的這個過程稱之為對象的生命周期。在對象創建以後要初始化，應用完成以後要銷毀時執行的一些方法，我們可以稱之為生命周期方法。但不見得每個對象都會定義生命周期方法。在實際項目中往往一些池對象通常會定義這樣的一些生命周期方法(例如連接池)。那這樣的方法在spring工程中如何進行標識呢？通常要借助@PostConstruct和@PreDestroy註解對特定方法進行描述，例如：

package com.cy.pj.common.pool;
@Scope("singleton")
@Lazy
@Component
public class ObjectPool{//假設此對象為一個對象池
 public ObjectPool(){
 Systemd.out.println("ObjectPool()")
 }
 @PostConstruct
 public void init(){
 System.out.println("init()");
 }
 @PreDestroy
 public void destory(){
 System.out.println("destory()");
 }
}

其中:

1)@PostConstruct 註解描述的方法為生命周期初始化方法,在對象構建以後執行.

2)@PreDestroy 註解描述的方法為生命周期銷毀方法,此方法所在的對象,假如存儲到瞭spring容器,那這個對象在從spring容器移除之前會先執行這個生命周期銷毀方法(prototype作用域對象不執行此方法).

SpringBoot 項目中的依賴註入過程分析

在SpringBoot工程中，假如類與類之間存在著一定的依賴關系，Spring是如何進行依賴註入的呢，現在我們就通過一個案例做一個分析。

準備工作

第一步：創建一個項目module，如圖所示：

第二步：啟動運行項目，檢測是否能成功啟動

案例設計及分析

為瞭更好理解spring框架的底層註入機制，現在進行案例API設計，如圖所示：

在這個案例中單元測試類CacheTests中定義一個Cache接口類型的屬性，然後由Spring框架完成對cache類型屬性值的註入。

代碼編寫及測試分析

第一步：定義Cache接口，代碼如下：

package com.cy.pj.common.cache;
public interface Cache {
 
}

第二步：定義Cache接口實現類SoftCache，代碼如下：

package com.cy.pj.common.cache;
 
@Component
public class SoftCache implements Cache{

}

第三步：定義Cache接口實現類WeakCache，代碼如下：

package com.cy.pj.common.cache;
 
@Component
public class WeakCache implements Cache{

}

第四步：定義CacheTests單元測試類，代碼如下：

package com.cy.pj.common.cache;
import org.junit.jupiter.api.Test;

@SpringBootTest 
public class CacheTests {
 @Autowired
 @Qualifier("softCache")
 private Cache cache;
 
 @Test
 public void testCache() {
 System.out.println(cache);
 }
}

其中，@Autowired由spring框架定義，用於描述類中屬性或相關方法(例如構造方法)。Spring框架在項目運行時假如發現由他管理的Bean對象中有使用@Autowired註解描述的屬性或方法，可以按照指定規則為屬性賦值(DI)。其基本規則是：首先要檢測容器中是否有與屬性或方法參數類型相匹配的對象，假如有並且隻有一個則直接註入。其次，假如檢測到有多個，還會按照@Autowired描述的屬性或方法參數名查找是否有名字匹配的對象，有則直接註入，沒有則拋出異常。最後，假如我們有明確要求，必須要註入類型為指定類型，名字為指定名字的對象還可以使用@Qualifier註解對其屬性或參數進行描述(此註解必須配合@Autowired註解使用)。

第五步：運行CacheTests檢測輸出結果，基於結果理解其註入規則。

編寫及測試過程中的BUG分析

依賴註入異常，如圖所示：

總結(Summary)

本小節為springboot技術入門章節，主要講述瞭SpringBoot工程下，spring中bean對象的編寫，特性以及依賴註入的規則，希望通過這一小節的講解，同學們能夠理解我們為什麼要將對象交給spring管理，spring管理對象有什麼優勢，我們在springboot工程中應該如何配置這些對象。

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